一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统，该系统包括氩气压缩机、除一氧化碳器、第一冷却器、除氧器、第二冷却器、氩气预冷机、纯化系统、精馏冷箱和氩气循环压缩机；所述精馏冷箱包括换热器、氩塔再沸器、粗液氩节流阀、精氩塔、纯液氩节流阀、氩塔冷凝蒸发器和辅助再沸器。本实用新型专利技术利用回收现场会有液氩提供的便利，用液氩提供冷量，不必单独设置膨胀机，净化粗氩气，再利用低温精馏法脱除氮气、氢气，利用循环氩气增强精馏塔效率，提高了氩气的回收率，简化了低温精馏的流程和操作，降低了运行能耗。

【技术实现步骤摘要】
一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统
本技术涉及氩气回收
，尤其涉及一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统。
技术介绍
直拉法是生产单晶硅的主要方法，全球70％～80％的单晶硅通过直拉法生产。最常用的直拉法生产单晶硅工艺是采用即像真空工艺又像流动气氛工艺的减压拉晶工艺；减压工艺是在硅单晶拉制过程中，连续等速地向单晶炉炉膛内通入高纯度氩气，同时真空泵不断地从炉膛向外抽送氩气，保持炉膛内真空度稳定在20托左右，这种工艺既有真空工艺的特点，又有流动气氛工艺的特点。减压拉晶工艺的真空泵一般采用滑阀泵，滑阀泵是用油来保持密封的机械真空泵。氩气携带单晶拉制过程中由于高温而产生的硅氧化物和杂质挥发物，并通过真空泵的抽送排放到大气，回收利用这部分氩气有很大现实意义。但现有氩气回收纯化的技术中，如专利201210078306.X公开了一种单晶硅生产中氩气回收纯化的方法与装置，其低温精馏部分使用空气循环制冷，能耗高，流程复杂，加入的过量氢气放空，利用率低；专利201410618341.5公开了一种双塔耦合的氩气回收纯化设备及氩气回收纯化方法，用空气压缩，双塔流程，能耗无优势，结构复杂，增加设备投资。因此，本领域的技术人员致力于开发流程更简洁，操作更方便，氩气回收率更高，能耗更低氩气回收系统。
技术实现思路
本技术为解决现有氩气回收技术中运动部件多、能耗高、投资大的问题，提供一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：本技术提供一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统，包括氩气压缩机、除一氧化碳器、第一冷却器、除氧器、第二冷却器、氩气预冷机、纯化系统、精馏冷箱和氩气循环压缩机；所述精馏冷箱包括换热器、氩塔再沸器、粗液氩节流阀、精氩塔、纯液氩节流阀、氩塔冷凝蒸发器和辅助再沸器；管路连接顺序为：所述氩气压缩机、除一氧化碳器、第一冷却器、除氧器、第二冷却器、氩气预冷机、纯化系统依次连接；所述纯化系统的气体出口管路通过所述换热器与所述氩塔再沸器连接，所述氩塔再沸器的冷凝侧管路通过所述粗液氩节流阀与所述精氩塔的中上部连接，所述精氩塔底部液氩管路通过所述纯液氩节流阀与所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧连接，所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧氩气出口管路通过所述换热器后分为两路，一路送出所述精馏冷箱，另一路与所述氩气循环压缩机连接；所述氩气循环压缩机的出口管路通过所述换热器、辅助再沸器与所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧连接；所述精氩塔的塔顶出口管路分为两路，一路通过所述换热器后送出所述精馏冷箱与所述纯化系统连接，另一路与所述氩塔冷凝蒸发器的冷凝侧连接。进一步地，所述辅助再沸器的冷源为所述精氩塔底部的纯液氩，所述辅助再沸器的出口管路与所述精氩塔下部连接。进一步地，所述辅助再沸器与所述氩塔冷凝蒸发器的连接管路上设有液氩节流阀。进一步地，所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧还连接有液氩补充管路。进一步地，所述第一冷却器与除氧器的连接管路上设有加氢管路。进一步地，所述精氩塔的塔顶氮气出口管路送出所述精馏冷箱部分的管路上设有氮气补充管路。本技术采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本技术利用回收现场会有液氩提供的便利，用液氩提供冷量，不必单独设置膨胀机，净化粗氩气，再利用低温精馏法脱除氮气、氢气，利用循环氩气增强精馏塔效率，提高了氩气的回收率，简化了低温精馏的流程和操作，降低了运行能耗。附图说明图1为本技术单塔低温精馏回收氩气系统的示意图；附图标记为：氩气压缩机1、除一氧化碳器2、第一冷却器3、除氧器4、第二冷却器5、氩气预冷机6、纯化系统7、精馏冷箱8、换热器9、氩塔再沸器10、粗液氩节流阀11、精氩塔12、纯液氩节流阀13、液氩补充管路节流阀14、氩塔冷凝蒸发器15、辅助再沸器16、液氩节流阀17、氩气循环压缩机18。具体实施方式下面通过具体实施例对本技术进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本技术，但是下述实施例并不限制本技术范围。实施例1如图1所示，本实施例提供一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统，包括氩气压缩机1、除一氧化碳器2、第一冷却器3、除氧器4、第二冷却器5、氩气预冷机6、纯化系统7、精馏冷箱8和氩气循环压缩机18；精馏冷箱8包括换热器9、氩塔再沸器10、粗液氩节流阀11、精氩塔12、纯液氩节流阀13、氩塔冷凝蒸发器15和辅助再沸器16；管路连接顺序为：氩气压缩机1、除一氧化碳器2、第一冷却器3、除氧器4、第二冷却器5、氩气预冷机7、纯化系统7依次连接；纯化系统7的气体出口管路通过换热器9与氩塔再沸器10连接，氩塔再沸器10的冷凝侧管路通过粗液氩节流阀11与精氩塔12的中上部连接，精氩塔12底部液氩管路通过纯液氩节流阀13与氩塔冷凝蒸发器15的蒸发侧连接，氩塔冷凝蒸发器15的蒸发侧氩气出口管路通过换热器9后分为两路，一路送出精馏冷箱8，另一路与氩气循环压缩机18连接；氩气循环压缩机18的出口管路通过换热器9、辅助再沸器16与氩塔冷凝蒸发器15的蒸发侧连接；精氩塔12的塔顶出口管路分为两路，一路通过换热器9后送出精馏冷箱8与纯化系统7连接，另一路与氩塔冷凝蒸发器15的冷凝侧连接。作为一个优选的实施例，辅助再沸器16的冷源为精氩塔12底部的纯液氩，辅助再沸器16的出口管路与精氩塔12下部连接。作为一个优选的实施例，辅助再沸器16与氩塔冷凝蒸发器15的连接管路上设有液氩节流阀17。作为一个优选的实施例，氩塔冷凝蒸发器15的蒸发侧还连接有液氩补充管路。作为一个优选的实施例，第一冷却器3与除氧器4的连接管路上设有加氢管路。作为一个优选的实施例，精氩塔12的塔顶氮气出口管路送出精馏冷箱8部分的管路上设有氮气补充管路。实施例2采用实施例1提供的系统，本实施例提供了一种回收氩气的方法：需要回收的1890Nm3/h废氩气压力很低，混入空气约5％，首先上述废氩气经过氩气压缩机1加压到1.45MPa(A)，经过管路GAr-101进入除一氧化碳器2，在除一氧化碳器2中装填催化剂，通过催化反应，把一氧化碳催化为二氧化碳，CO出口含量<1ppm；去除CO的废氩气出来后经过管路GAr-102进入第一冷却器3冷却至35～40℃，在管路GAr-103中与加入的氢气混合后进入除氧器4，在除氧器中4，氧气与氢气发生反应，生成水并释放热量(视氧气量温度上升会有不同，在O2含量不高于0.4％时，温度会在<100℃)；然后通过管路GAr-104高温氩气进入第二冷却器5降温至40℃，通过管路GAr-105进入氩气预冷机6降温到5～8℃(利于分子筛的吸附)，经管路GAr-106进入纯化系统7脱除水和二氧化碳，得到的粗氩气主要成为Ar、N2、H2。上述干燥的粗氩气进入精馏冷箱8，首先通过管路GAr-107进入换热器9降温至-154℃后，进入位于精氩塔12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统，其特征在于，包括氩气压缩机、除一氧化碳器、第一冷却器、除氧器、第二冷却器、氩气预冷机、纯化系统、精馏冷箱和氩气循环压缩机；所述精馏冷箱包括换热器、氩塔再沸器、粗液氩节流阀、精氩塔、纯液氩节流阀、氩塔冷凝蒸发器和辅助再沸器；/n管路连接顺序为：/n所述氩气压缩机、除一氧化碳器、第一冷却器、除氧器、第二冷却器、氩气预冷机、纯化系统依次连接；/n所述纯化系统的气体出口管路通过所述换热器与所述氩塔再沸器连接，所述氩塔再沸器的冷凝侧管路通过所述粗液氩节流阀与所述精氩塔的中上部连接，所述精氩塔底部液氩管路通过所述纯液氩节流阀与所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧连接，所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧氩气出口管路通过所述换热器后分为两路，一路送出所述精馏冷箱，另一路与所述氩气循环压缩机连接；所述氩气循环压缩机的出口管路通过所述换热器、辅助再沸器与所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧连接；所述精氩塔的塔顶出口管路分为两路，一路通过所述换热器后送出所述精馏冷箱与所述纯化系统连接，另一路与所述氩塔冷凝蒸发器的冷凝侧连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种带循环的单塔低温精馏回收氩气系统，其特征在于，包括氩气压缩机、除一氧化碳器、第一冷却器、除氧器、第二冷却器、氩气预冷机、纯化系统、精馏冷箱和氩气循环压缩机；所述精馏冷箱包括换热器、氩塔再沸器、粗液氩节流阀、精氩塔、纯液氩节流阀、氩塔冷凝蒸发器和辅助再沸器；
管路连接顺序为：
所述氩气压缩机、除一氧化碳器、第一冷却器、除氧器、第二冷却器、氩气预冷机、纯化系统依次连接；
所述纯化系统的气体出口管路通过所述换热器与所述氩塔再沸器连接，所述氩塔再沸器的冷凝侧管路通过所述粗液氩节流阀与所述精氩塔的中上部连接，所述精氩塔底部液氩管路通过所述纯液氩节流阀与所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧连接，所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧氩气出口管路通过所述换热器后分为两路，一路送出所述精馏冷箱，另一路与所述氩气循环压缩机连接；所述氩气循环压缩机的出口管路通过所述换热器、辅助再沸器与所述氩塔冷凝蒸发器的蒸发侧连接；所述精氩塔的塔顶出口管路分为两路，一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝文炳，
申请(专利权)人：上海迎飞能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31